Почвоведение. Почвенные исследования

В статье приведены результаты длительных наблюдений на лизиметрах почвенного стационара МГУ. Рассмотрены некоторые особенности начальных стадий почвообразования под различной растительностью.

В работе представлены результаты агроэкологического мониторинга почвенных потоков закиси азота N[2]O в природных и агрогенно измененных черноземах Центрально-черноземного заповедника, проведенного в рамках гранта Правительства Российской Федерации.

Изложены результаты работ по биологизации земледелия в Республике Татарстан. Проанализирована роль чистых паров, органических удобрений, многолетних трав, соломы, сидератов, бактериальных удобрений, известкования кислых почв для повышения их плодородия. Установлено, что биологизация земледелия не должна полностью исключить использование минеральных удобрений.

Приведен анализ состояния почв Челябинской области за 50 лет, установлены причины их деградации и предложены способы воспроизводства почвенного плодородия. За годы реформ около 500 тыс. га пахотных земель в регионе заброшено, поэтому вовлечение их в сельскохозяйственный оборот - важнейшая задача.

Впервые определена величина дифференциальной влагоемкости основных зональных почв европейской территории России и Грузии. В гор. А этих почв в диапазоне гигроскопической влажности при равных значениях полного потенциала (или давления) почвенной влаги дифференциальная влагоемкость увеличивается в ряду: дерново-подзолистая — серая лесная — бурая полупустынная — чернозем — светло-каштановая — солончак — краснозем, что вызвано увеличением содержания в почвах или физической глины, или гумуса, или водорастворимых солей. Впервые выявлены тесные корреляционные связи и, следовательно, соответствующие зависимости между значениями логарифма модулей полного потенциала (или давления) влаги и влажности почв, значениями параметра этих зависимостей и удельной поверхности почв, а также между удельной поверхностью почв и содержанием в них физической глины.

Изучены почвы монастырского комплекса Новый Иерусалим, включающего обширную территорию в долине р. Истры, значительно измененную с момента основания монастыря (1656 г.). Диагностированы основные типы антропогенно-преобразованных и естественных почв, охарактеризованы их морфологические особенности, физические и химические свойства. Установлены закономерности распространения почв, обусловленные как природными, так и антропогенными факторами. Результаты исследования могут быть использованы при осуществлении проекта реставрации монастыря и восстановления исторического ландшафта.

В статье описана логическая структура и представлено содержание таблиц базы данных, которые обеспечивают таксономическую диагностику почвенного профиля по классификации 1977 г. [6]. Для этого был создан специальный программный модуль. Данные о почвенном профиле вводятся из справочных таблиц. По совокупности горизонтов создается его диагностическая формула. С учетом ландшафтных характеристик составлены ключи для определения таксономической принадлежности почв подзоны южной тайги. Показаны преимущества применения разработанных алгоритмов в картографии почв. Обоснованы возможности их использования для почв других природных зон.

Геоинформационные системы использовали для сопоставления почвенных карт масштабов 1:420 000, 1:1 000 000, 1:2 500 000, составленных в разное время на одну территорию. Установлено, какими типологическими единицами почвенных карт 1953 и 1988 гг. представлены типологические единицы карты 1886 г., как за изучаемый период расширены и детализированы почвенные классификации. Показано, что составленная под руководством В.В. Докучаева Почвенная карта Нижегородской губернии представляет собой важный и достоверный источник информации, который может быть использован в научных исследованиях, в том числе при сопоставлении с другими картами.

Построена цифровая почвенная карта территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра (УОПЭЦ), для чего использован массив базы данных полевых описаний точек опробования с GPS-координатами. Проанализировано пространственное распределение почвенных таксонов. Показано, что на исследованной территории, площадью 336 га, встречаются почвы 10 типов и 20 подтипов подзоны южной тайги. Установлена специфика соотношения и связи границ почвенных контуров друг с другом.

Впервые выявлена обратная пропорциональная зависимость между значениями потенциала почвенной влаги и дифференциальной влагоемкостью элементарных почвенных частиц бурой лесной суглинистой почвы в интервале их диаметра 1,3ё40 мкм. В пределах диапазона гигроскопической влажности почв между величиной дифференциальной влагоемкости и логарифмом размера элементарных почвенных частиц существует обратная линейная зависимость. Уменьшение диаметра элементарных почвенных частиц более чем в 10 раз (от > 20 до < 2 мкм) приводит к увеличению их дифференциальной влагоемкости почти во столько же раз. Существование экспоненциальной зависимости между значениями влажности почв и потенциала почвенной влаги в интервале гигроскопической влажности значительно облегчает определение дифференциальной влагоемкости почв.

В работе рассмотрены методологические аспекты комплексного изучения микроэлементов в основных звеньях агроэкосистем на современном этапе. Обоснован мониторинг микроэлементного состояния агроландшафтов. Рассмотрена необходимость создания федерального и регионального банков данных распространения микроэлементов в почвах, почвообразующих породах, почвенно-грунтовых водах и растениях. Показана актуальность создания и внедрения биотехнологий получения растениеводческой продукции с заданными параметрами микроэлементов.

В статье на основе проведенного экологического мониторинга почв Тверской области представлены данные по состоянию и динамике содержания тяжелых металлов, а также представлены результаты обследования почв в пятидесятикилометровой зоне вокруг Калининской атомной электростанции.

В статье дан анализ плодородия пахотных почв Республики Марий Эл с 1965 по 2013 годы. Отмечено ухудшение по всем агрохимическим показателям почвы, что отразилось на валовом сборе зерновых культур.

Изложены результаты исследований по содержанию тяжелых металлов в почвах восточной части дельты Нила. Установлены количественные значения содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов по геоморфологическим зонам в различных типах аллювиальных почв. Отмечено повышенное загрязнение почв в окрестностях дрены Бахр-Эль-Бакар.

Приведены результаты агрохимического мониторинга пахотных почв лесостепи Республики Башкортостан за 50 лет.

В статье приведены данные о содержании валовых форм кальция и магния в различных типах и подтипах почв республики Северная Осетия - Алания. Рассмотрена динамика содержания поглощенного кальция и магния в различных почвах за многолетний период. Установлено, что почвы Республики испытывают недостаток в этих элементах питания, что приводит к снижению урожая и ухудшению качества сельскохозяйственной продукции.

В пахотных почвах агроландшафтов Кемеровской области определено содержание микроэлементов. Для оценки аккумуляции элементов в верхнем горизонте почв рассчитаны эколого-геохимические коэффициенты. Кларки концентрации Ni. Cr. Co. Cu и Zn в почвах всех ландшафтов меньше единицы. Содержание Pb и Mn в почвах - на уровне кларка литосферы или чуть больше, Cd в 6, 9-9, 0 раз больше. В почвах пашни биогенно накапливаются по сравнению с почвообразующими породами все изучаемые элементы. Особенно большие коэффициенты накопления по Pb и Cd. Это связано как с поглощением растениями, так и техногенным поступлением. Доля подвижности Cd и Pb во всех агроландшафтах выше чем других элементов - это может быть связано с дополнительным их поступлением за счет загрязнения атмосферы.

Обобщен 50-летний материал агрохимического обследования почв сельскохозяйственного назначения юго-восточных и южных районов Воронежской области. На основе анализа выявлены закономерности изменения основных параметров почвенного плодородия: содержание органического вещества, подвижные формы фосфора и калия, кислотность.

Оценена эффективность агрохимических и агротехнических мероприятий по улучшению естественного малопродуктивного суходольного луга на снижение перехода стронция-90 в травостой. Показано, что применение дискования и вспашки в сочетании с известкованием и внесением полного комплекса минеральных удобрений позволило снизить накопление (90) Sr многолетними сеяными травами в 1, 7 раз.

Проведенные натурные исследования в Рязанской области показали, что все системы удобрений, применяемые для санации загрязненного тяжелыми металлами чернозема, в среднем снижали накопление подвижных соединений Zn. Cu. Pb. Cd, тем самым снижалась и степень их подвижности. Средние показатели содержания металлов в ацетатно-аммонийном буфере указывали на то, что их экстрагируется значительно больше в варианте без удобрений.

В работе предлагается информационно-энергетическая оценка состояния тяжелых металлов в почвах. Показано отличие их фракционного состава в дерново-подзолистых почвах и черноземах, определенного на основе конкурирующего комплексообразования.

Установлены средние величины содержания и закономерности распределения валового фосфора в разных группах почвообразующих пород и почв. Определены ареалы почв с высоким содержанием фосфора и причины явления.

На основе обобщения результатов многолетних исследований в системе локального агроэкологического мониторинга изучена направленность и интенсивность изменения морфологических, агрохимических и физико-химических свойств черноземов выщелоченных Красноярской лесостепи. Выявлена агрогенная трансформация пахотного слоя почвы, заключающаяся в уменьшении его мощности до 14 см. Показано, что тенденция изменения агрохимических и физико-химических параметров являются слабовыраженными.

Рассмотрены фактические данные о морфологии, физико-химических свойствах, водной миграции органических лигандов и ионов тяжелых металлов в дерново-подзолах на двучленных породах лесных экосистем Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника (ЦЛГПБЗ) в Тверской области.

Приведена сравнительная характеристика растений - гипераккумуляторов, выращиваемых на дерново-подзолистой почве и вертисоли с высоким содержанием никеля антропогенного и геогенного происхождения. Установлено, что гипераккумуляторы активно транспортировали никель из корней в надземную часть, причем его аккумуляция в надземных органах растений, выращенных на вертисоли с более высоким фоновым содержанием элемента, оказалась в 13-20 раз выше по сравнению с растениями, выращенными на дерново-подзолистой почве.

Исследованы изменения биологической активности и почвенно-биологических процессов черноземных почв при применении минеральных удобрений. Показано, что количественный анализ тотальной ДНК может быть маркером экологического состояния почвы, занятой в сельскохозяйственном производстве.

На основании анализа урожайности с 1968 по 2012 гг. показана динамика агроресурсного потенциала (АРП) на примере трех ведущих хозяйств Ленинградской области. Выявлен период уменьшения продуктивности возделываемых культур и снижения агроресурсного потенциала, совпадающий с развалом СССР; выделен последующий период наращивания АРП в 2000-х годах, обеспеченный соответствующими ресурсами и ростом интенсификации производства.

Показано, что в системе "почва - растение" градиент концентрации веществ окислительно-восстановительного состояния, содержания положительно и отрицательно заряженных комплексных соединений катионов, существует между горизонтами почв и между слоями отдельностей. Он определяет миграцию веществ по профилю почв, испарение из почв и волновое распространение веществ из зоны их расположения.

В статье рассмотрено влияние осушения на динамику основных элементов почвы, а также отмечена необходимость регулирования уровня грунтовых вод по периодам вегетации растений. Приведены различные технологические схемы для автоматизации управления водным режимом мелиорируемых массивов с целью влияния на пищевые режимы торфяных почв.

Разработан физико-химический блок модели плодородия агросерой почвы, как информационной основы ее устойчивости к подкислению, загрязнению тяжелыми металлами, истощению фосфором и калием.

На основе анализа данных сплошного агрохимического обследования пахотных почв выявлены закономерности изменения основных параметров почвенного плодородия: кислотности, содержания органического вещества, подвижных форм фосфора и калия, микроэлементов. Рассмотрена динамика известкования кислых почв и применения удобрений.

На основании системного анализа результатов агрохимического обследования почв за 47 лет дана комплексная оценка состояния плодородия почв республики Татарстан. Полученные результаты дают основание для рекомендаций по ведению земледелия в хозяйствах с целью получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв.

В статье описан опыт, проведенный на почве из легкого песчанистого суглинка. В опыте применен отход горения в виде пепла от бурого угля, а также компост, произведенный с участием бытовых осадков сточных вод методом GWDA.

В работе приведены данные по ресурсам осадков сточных вод, их влияние в условиях длительного применения на основные агрохимические свойства почвы. Рассмотрены особенности компостирования осадков сточных вод с использованием микробиологических препаратов.

Показано изменение фосфатного режима дерново-подзолистых среднесуглинистых почв без внесения фосфорных удобрений за 16-летний период.

Проведено сравнительное изучение действия мелиорантов карбоната кальция конверсионного и доломитовой муки на кислотность почв. ККК после внесения быстрее изменял величину pH и гидролитическую кислотность, однако подкисление почв после внесения в качестве мелиоранта ККК происходило более быстрыми темпами по сравнению с доломитовой мукой.

Приведены исследования по возделыванию лука на аллювиальных почвах Непала при капельном орошении в зависимости от водного режима при внесении минеральных удобрений или микробного препарата. Установлена высокая эффективность возделывания лука при уровне увлажнения 90-80-70%.

Представлены результаты мониторинга агрохимических свойств чернозема выщелоченного выгоревшего участка леса за двулетний период. Установлено снижение содержания органического вещества и соединений щелочногидролизуемого азота на фоне увеличения содержания зольных элементов.

Изучено действие химических солей и комплексонатов металлов на столовые корнеплоды в почвенно-климатических условиях Нечерноземной зоны РФ. Показано, что комплексонаты металлов стимулируют рост и развитие растений, повышают продуктивность овощных культур и улучшают качество продукции. Приведена корреляционная зависимость между содержанием микроэлементов в растениях и биохимическими показателями продукции.

Применение бетонита на темно-каштановой почве под озимую пшеницу способствовало увеличению содержания нитратного азота, подвижных форм фосфора и калия, емкости катионного обмена и биологической активности почвы. Установлена оптимальная доза бентонита 7, 5 т/га, обеспечившая увеличение урожайности пшеницы на 15, 1%, а также существенное повышение белковости зерна и содержания в нем клейковины.

Проведена агроэкологическая оценка почв Тувы за 1970-2010 гг. Установлен тренд изменения агрохимических свойств, биопродуктивности, обусловленный изменением факторов почвообразования и антропогенного воздействия. Показано, что деградация почв определяется дигрессией, уменьшением доз удобрений и развитием ветровой эрозии. Выявлена роль гумусированности почв, биопродуктивности угодий и урожайности сельскохозяйственных культур в депонирующей способности почв к CO[2].

В статье представлены результаты агрохимического обследования залежных земель юго-восточной зоны Орловской области. Показано, что при выводе полей из севооборота происходит выраженное ухудшение агрохимических показателей их плодородия, что обусловлено замедлением темпов минерализации растительных остатков, миграцией питательных элементов в более глубокие слои почвы и развитием эрозионных процессов. Степень деградации почвы на каждом участке во многом зависит от возраста залежи, показателей ее плодородия и проявления эрозии.

В полевом стационарном опыте на дерново-подзолистой почве в условиях северной части Нечерноземной зоны изучено применение минимальных доз и расчетных систем удобрения. Установлено увеличение урожая зерна озимой ржи соответственно 2, 34 и 3, 78 т/га, ячменя - 2, 06 и 3, 55 т/га, картофеля - 21, 4 и 28, 0 т/га, зеленой массы викоовсяной смеси - 22, 3 и 28, 9 т/га. При применении систем удобрений, рассчитанных на нулевой баланс фосфора и отрицательный калия, в пахотном слое почвы наблюдается незначительное увеличение содержания подвижного фосфора и на 1 класс увеличение обменного калия.

Для почв двух железнодорожных объектов, расположенныъ в ЦАО города Москвы, определены показатели содержания целого ряда токсикантов. Использование t-критерия позволило выявить достоверные различия между почвами железнодорожных объектов и почвами прилегающих территорий по содержанию загрязняющих веществ. Кроме того, при помощи F-теста в этих почвах выявлены зоны накопления тяжелых металлов, нефтепродуктов и бенз (а) пирена в пределах каждого из объектов. Установлено, что в непосредственной близости от железнодорожного полотна происходит увеличение содержания токсических веществ.

Исследования позволили выявить взаимосвязи с содержанием микроэлементов в почве и зерне яровой пшеницы. Применение микроэлементов в качестве некорневой подкормки доводит до оптимального содержания микроэлементов в продукции растениеводства, повышает урожайность, содержание протеина, крахмала, качества зерна и рентабельность. Полученные результаты позволили создать картограммы содержания микроэлементов в профиле типично-серой лесной почвы и разработать рекомендации по применению микроудобрений в сельскохозяйственном производстве Чувашской Республики.

На территории Брянской области отмечено увеличенное содержание общего азота в низинных торфах, что связано с ботаническим составом торфа и более интенсивной гумификацией растений-торфообразователей. Показано, что распределение относительного содержания общего углерода и азота в торфах переходного и низинного типа отличается. Обнаружена параллельность между ходом кривых относительного содержания общего углерода и азота в торфах низинного типа.

Представлены план, краткая методика и порядок выполнения лабораторно-практических работ по разделам курса «Земледелие», даны вопросы для самостоятельной работы студентов и семинарских занятий.

Болотные экосистемы являются для атмосферы нетто-стоком углерода (атмосферного углекислого газа). Дан анализ скорости заболачивания и интенсивности аккумуляции углерода в торфе на территории России за время голоцена. Именно в этот период образовалась большая часть болот России, накопивших торф. По современным оценкам, площадь торфяных болот составляет 1,68 млн км2, с заболоченными землями – 3,69 млн км2. Все эти земли содержат более 100 млрд т углерода (100,93 Гт). Россия занимает первое место в мире по запасам аккумулированного торфа. Ежегодно в мире заболачивается 66 тыс. га. На территории России средняя скорость заболачивания в голоцене составляла 15…18 тыс. га/год. Она варьировала под влиянием изменяющихся климатических, гидрологических, геологических, морфологических и других факторов, а также значительно отличалась в различных природных зонах и регионах России. Например, в Карелии (северо-западная часть России) средняя скорость заболачивания в голоцене составляла 400 га/год, при этом она варьировала от 150 до 755 га/год. Наиболее интенсивное заболачивание и накопление торфа установлено в атлантическое время голоцена, когда менялись не только типы болотных экосистем, но и их соотношение. Сходные черты заболачивания имеют и другие районы Северо-Запада Российской Федерации и Западной Сибири. К настоящему времени в России накоплены многочисленные данные о скорости аккумуляции торфа и углерода в болотных экосистемах разных типов в среднем за голоцен. Эти результаты далеко не полные и, к сожалению, не дают возможности определить современную скорость накопления органики в болотах и точнее определить характер функционирования эко-системы (является болото нетто-стоком или нетто-источником углекислого газа для атмосферы). Осушение болот может увеличить эмиссию углекислого газа в атмосферу. Для определения современной (за сезоны, десятилетия) скорости нетто-аккумуляции углерода используют следующие методы: балансовый и математического моделирования болотной экосистемы. Расчеты современной скорости нетто-аккумуляции углерода болотами по модели Р. Клаймэ (в модификации И.Е. Турчинович) показали, что она составляет 37,6 млн т углерода/год. В настоящее время процессы заболачиванияв России активизировались вследствие глобального изменения климата и значительных разрушений дренажных систем.

Приводятся данные исследовательских работ по изучению техногенного воздействия геологоразведочных работ на земельные ресурсы Ненецкого автономного округа. Описаны виды техногенного воздействия при геологоразведочных работах. Представлены группировка и характеристика нарушенных земель с целью планирования мероприятий по рекультивации. Общая площадь нарушенных земель в НАО составляет более 0,04 % земельного фонда региона. Ежегодно площадь деградированных земель увеличивается на сотни гектаров, при этом интенсивность и эффективность рекультивационных работ недостаточны, чтобы своевременно возвращать изъятые земли землепользователям. В ходе исследовательской работы проведено комплексное экологическое обследование 36 буровых площадок и прилегающих к ним территорий. Выделены 3 группы техногенно нарушенных в ходе геологоразведочных работ земель: площадные объекты, выполненные на насыпном грунте; площадные объекты без отсыпки; дорожные разъезды, нарушенные передвижением гусеничного транспорта в бесснежный период. Проведенные исследования показали, что от вида и интенсивности техногенного воздействия зависит скорость восстановления растительного покрова. Самозарастание нарушенных земель без отсыпки происходит более быстрыми темпами, чем на отсыпке. Скорость формирования вторичной растительности находится в зависимости от гранулометрического состава субстратов, гидрологического и геокриологического режимов, засоренности отходами производства и химического загрязнения. В связи с низким восстановительным потенциалом почвенно-растительного покрова в тундровой зоне НАО, необходимо использование приемов рекультивации, отличающихся от принятых в более южных регионах и требующих разработки и совершенствования. В настоящее время в научной литературе нет единого мнения относительно применения тех или иных приемов рекультивационных работ в Арктической зоне. В статье обоснованы актуальность и необходимость проведения работ по изучению и разработке приемов восстановления почвенно-растительного покрова.

Рабочая тетрадь разработана в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Почвоведение и инженерная геология». Учебное издание содержит пояснения, формы выполнения лабораторных работ, порядок и технику выполнения, задания для самостоятельной работы.